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總體部首創(chuàng)設(shè)計的國際首個“可重復使用返回式衛(wèi)星”亮相珠海航展

時間:2016年11月22日 信息來源:中國空間技術(shù)研究院 點擊:2269 字體:

現(xiàn)實生活中,我們經(jīng)??梢钥吹奖捡Y在各地之間的貨運交通設(shè)施。如今,這樣的場景即將在太空和地面之間真實上演。在2016珠海航展上,五院總體部首創(chuàng)設(shè)計的"可重復使用返回式空間環(huán)境利用衛(wèi)星"(以下簡稱"可重復使用返回式衛(wèi)星")驚艷亮相,該衛(wèi)星技術(shù)將填補國際無人多次使用返回技術(shù)的空白。

這顆衛(wèi)星到底有什么獨特之處呢?我們從三個方面來揭秘。

可重復使用——往返天地的"衛(wèi)星班車"

根據(jù)五院總體部設(shè)計師劉欣介紹,科研人員以最大化無損回收理念為核心,對系統(tǒng)的分布配置、材料器件壽命、著陸方式等進行了巧妙設(shè)計,一方面確保"乘客設(shè)備"往返天地后"毫發(fā)無損",另一方面確保"衛(wèi)星班車"往返天地運輸15次以內(nèi)時,健康狀態(tài)良好,即依然處于可運行狀態(tài)。

類似汽車剎車系統(tǒng),返回式衛(wèi)星的著陸方式是設(shè)計中需要考慮的重中之重。科研人員采用了"降落傘+氣囊"的精妙設(shè)計。"降落傘"相當于減速用的"剎車系統(tǒng)","氣囊"就是"緩沖裝置",在著陸時會起到緩沖和"防擦傷"功能。如此一來,"可重復使用返回式衛(wèi)星"的著陸速度僅為傳統(tǒng)返回式衛(wèi)星的1/20,著陸沖擊力大小相當于飛機著陸時的力度,極大的提升了"乘客"的舒適性,更確保了"衛(wèi)星班車"無損回收、重復利用。

可重復使用并非指整個衛(wèi)星,考慮技術(shù)難度及經(jīng)濟性,研制人員從設(shè)計上確保了占據(jù)整星功能80%的"回收艙"可返回并重復使用,也就是說,整個"衛(wèi)星班車"最為昂貴和核心的部分可以重復利用15次。當"衛(wèi)星班車"完成一次天地往返任務(wù)后,只需安裝一個"發(fā)動機"、加上"油"就具備下次工作的狀態(tài)了。

性能好、環(huán)境佳——獨一無二的"空間理想實驗室"

"可重復使用返回式衛(wèi)星"為曾經(jīng)"不可能完成"的空間實驗任務(wù)提供了可實施的"理想實驗室"。

隨著空間科學研究以及新技術(shù)的不斷發(fā)展,獲取更精確的數(shù)據(jù)、采用更新的研究方法等需求均對空間實驗環(huán)境和條件提出了越來越高的要求。因為極高的微重力水平難以達到,一些材料類科學實驗、流體類物理實驗會受到限制。鑒于實驗本身的危險性、需要返回的及時性等影響因素,諸多實驗無法在空間站開展。

如今,"可重復使用返回式衛(wèi)星"可以解決這些難題。

據(jù)介紹,為確保提升"微重力水平",科研人員首次采用了"整星???quot;的自由飛行模式,取消了活動部件,使衛(wèi)星在太空中"自由漂浮著",就像靜止湖面上的一片葉子,無絲毫擾動。即便出現(xiàn)衛(wèi)星姿態(tài)需要調(diào)整的特殊狀況,也只是采用小推力器一點一點的微調(diào),以此保證引入的擾動最低。在這樣系統(tǒng)而精密的設(shè)計下,"可重復使用返回式衛(wèi)星"的微重力水平與國內(nèi)最新成功回收的返回式衛(wèi)星"實踐十號"相比提高了一個量級,足以匹配當前空間科學實驗對微重力水平的最高要求,達到國際領(lǐng)先水平。    

"可重復使用返回式衛(wèi)星"與"空間站"相比還有一大優(yōu)勢——無人。因此,隨著"可重復使用返回式衛(wèi)星"的誕生,諸如燃燒類、微生物類、活體動物類等可能危及生命的實驗項目也擁有了絕佳的實驗條件。

作為"空間理想實驗室","可重復使用返回式衛(wèi)星"不僅提供優(yōu)越的"室內(nèi)實驗臺",還可以提供"太空開放式實驗臺",這在國內(nèi)也是首次。當衛(wèi)星進入太空預定位置后,"開放式實驗臺"會按照指令打開,安裝在其上的設(shè)備就可以盡情的與太空環(huán)境"親密接觸"了。

適應任務(wù)廣、承載能力強——萬能的"衛(wèi)星大力士"

"可重復使用返回式衛(wèi)星"是名副其實的"衛(wèi)星大力士"。傳統(tǒng)返回式衛(wèi)星"實踐十號"的承載能力為220kg,曾為國內(nèi)返回式衛(wèi)星的最高承載能力,而"可重復使用返回式衛(wèi)星"的承載能力達到了600kg,其中500kg的搭載設(shè)備"可回收"。

"衛(wèi)星大力士"在完成任務(wù)方面還堪稱"萬能"。日常生活中,房間里會設(shè)計標準化的"插座"和"網(wǎng)絡(luò)口",市場上凡是符合標準的電視機等設(shè)備,都能"插得上",并且在網(wǎng)絡(luò)接口接通后即刻可用。類似這樣的理念,"可重復使用返回式衛(wèi)星"顛覆了傳統(tǒng)定制化衛(wèi)星的搭載設(shè)備接口設(shè)計,采用標準化的機械安裝接口、通用化的以太網(wǎng)信息接口設(shè)計,為需要搭載的實驗設(shè)備提供了一個通用化的平臺,支持"隨時安裝,入網(wǎng)即通"。從支持搭載的實驗設(shè)備類型上來說,"可重復使用返回式衛(wèi)星"將是返回式衛(wèi)星從"狹窄"的定制化平臺走向"萬能"的通用化平臺的標志。

"可重復使用返回式衛(wèi)星"打造了運營成本更低、能力更強、使用更便捷、保障更優(yōu)越、可重復使用的新一代空間實驗平臺,將為國內(nèi)外空間科學實驗、新技術(shù)試驗、空間技術(shù)應用等領(lǐng)域提供優(yōu)越的服務(wù)。按照航天科技集團五院總體部的計劃,2017年底"可重復使用返回式衛(wèi)星"將開始每年兩次的常態(tài)化運營,這標志著我國天地往返的商業(yè)航天運營模式即將開啟。




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